一种高性能轮胎胎面橡胶组合物及其混炼方法和制备的轮胎与流程

1.本发明涉及轿车轮胎的制造领域，涉及一种高性能轮胎胎面橡胶组合物及其混炼方法和制备的轮胎。

背景技术：

2.轮胎是车辆与地面直接接触部件，对车辆的安全性能有着直接的影响，要求轮胎具有优异的干地制动性能、湿地制动性能；另外，人们对环境保护的意识越来越强，要求降低二氧化碳的排放量，对车辆的燃油效率提出了更高的要求，要求降低轮胎的滚动阻力；同时，对轮胎的磨耗性能也提出了更高的要求。但以上所提及的轮胎性能两两相冲突。
3.现有的技术，在胎面胶料中加入大量的白炭黑可以为轮胎提供优秀的干地制动性能、湿地制动性能，但简单地加入大量的白炭黑，白炭黑在胶料中的分散性不好，可能会对轮胎的滚动阻力、磨耗性能产生负面的影响；胶料中加入大量的顺丁橡胶，改善胶料的磨耗性能，但大量使用白炭黑胶料来说，会降低白炭黑在胶料中的分散性，对轮胎的干地制动性能、湿地制动性能、滚动阻力都产生负面的影响。
4.市场需求对各种轮胎都有着更高性能的要求，特别是高性能轮胎，要求以上所述的轮胎性能有着更高度的平衡性。

技术实现要素：

5.为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，该组合物提升高性能轮胎的磨耗性能，改善轮胎的干地制动性能、湿地制动性能，并保持轮胎的滚动阻力，并使以上提及的轮胎性能达到高度的平衡性。
6.为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
7.一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，该橡胶组合物的混炼配方包括橡胶组分、补强材料、加工助剂和硫化剂，按橡胶组分为100重量份数计，橡胶组分、树脂和补强材料由以下重量份的原料组分构成：
[0008][0009][0010]
所述的橡胶a为丁苯橡胶a，丁苯橡胶a中苯乙烯在聚合物中的含量为30-50％，乙烯基在丁二烯中的含量为20-55％，丁苯橡胶a的lcb指数为2.0-6.0，重均分子量为500000-1500000；并丁苯橡胶a含有多个长支链的合成橡胶，每个橡胶分子最少含有3个以上的未端
含有能与白炭黑相互作用的烷氧基硅烷基团；
[0011]
橡胶b选自丁苯橡胶b和顺丁橡胶c中的一种或两种混合，丁苯橡胶b中苯乙烯在聚合物中的含量为5％-25％，乙烯基在丁二烯中的含量为20-60％，丁苯橡胶b的lcb指数为-1.5～-0.1；所述顺丁橡胶c中乙烯基含量3％-25％，并且顺丁橡胶的分子链未端进行了改性，改性基团含有能与白炭黑相互作用的烷氧基硅烷基团。
[0012]
作为优选，按橡胶组分为100重量份数计，橡胶组分、树脂和补强材料由以下重量份的原料组分构成：
[0013][0014]
作为优选，丁苯橡胶a为丁苯橡胶r1441，日本旭化成公司产品；丁苯橡胶b为丁苯橡胶ns612，日本瑞翁公司产品；顺丁橡胶c为br1261，日本瑞翁公司产品；树脂为树脂4401，科腾聚合物公司产品。
[0015]
作为优选，炭黑采用高耐磨或中超耐磨炭黑补强橡胶，炭黑的粒径在20-40nm，吸碘值在80～160g/kg，压缩吸油值在90～15010-5
m3/kg，ctab吸附比表面积90～150 103m2/kg；所述的白炭黑的氮吸附比表面积(bet)为120m2/g-260m2/g。
[0016]
作为优选，所述的硅烷偶联剂为双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、双(γ-三乙氧基硅基丙基)二硫化物、巯基类硅烷偶联剂中的一种或两种或其中的三者的混合物。
[0017]
作为优选，所述的树脂为c5、c5/c9、dcpd、dcpd/c9、萜烯酚类(萜烯、萜烯苯酚类)、芳香烃(苯乙烯、α-甲基苯乙烯类)中的一种或者二种及其以上的混合物。
[0018]
作为优选，橡胶组合物的混炼配方还包括0.1～3份有机硫给予体，再优选，为0.1～2.0份；再优选，所述的有机硫给予体，有机硫给予体为秋兰姆类促进剂、二硫代甲酸盐类促进剂中的一种或者二种及其以上的混合物。
[0019]
作为优选，橡胶组合物的混炼配方还包括氧化锌1.0-3.0份；硬脂酸1.0-3.0份；6ppd1.0-3.0份；防护蜡1.0-3.0份；硫磺0.8-2.0份、促进剂cz 1.5-3.0份、促进剂tbztd0.1-1.5份、促进剂tpz 0.1-1.5份。
[0020]
进一步，本发明还公开了所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物的混炼方法，该方法包括以下的步骤：
[0021]
第1步混炼，采用密炼机进行混炼，将除硫化剂及促进剂以外的所有材料同时加入密炼机进行混炼，混炼时间达到180～300秒，排胶温度在130～170℃，得到混合物q；
[0022]
第2步混炼，采用密炼机进行混炼，将混合物q、促进剂、硫化剂共同混炼，所得最终的胎面橡胶组合物y。
[0023]
进一步，本发明还公开了一种高性能轮胎，该轮胎的胎面采用包括所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物硫化制备得到。
[0024]
本发明由于采用了上述的技术方案，使用本发明的橡胶组合物的高性能轮胎，磨耗性能提升，改善轮胎的干地制动性能、湿地制动性能，并保持轮胎的滚动阻力，以上所提及的轮胎性能达到高度的平衡性。
具体实施方式
[0025]
本发明对比例与实施例，如表1所示：
[0026]
1、顺丁橡胶，br,顺式(cis)丁二烯的质量占聚合物总重的94.5％,中石油大庆石化分公司产品；
[0027]
2、顺丁橡胶，br1261，乙烯基的质量占聚合物总重的10％，日本瑞翁公司产品；
[0028]
3、丁苯橡胶a，r1441，苯乙烯质量占聚合物总重的40％，乙烯基占丁二烯总重的40％，lcb指数3.09，日本旭化成公司产品；
[0029]
4、丁苯橡胶b，ns612,苯乙烯质量占聚合物总重的10％，乙烯基占丁二烯总重的30％，lcb指数-0.45，日本瑞翁公司产品；
[0030]
5、丁苯橡胶e581，苯乙烯质量占聚合物总重的35％，乙烯基占丁二烯总重的40％；本旭化成公司产品；
[0031]
6、炭黑1165mp，bet＝165m2/g，索尔维化工产品；
[0032]
7、炭黑n234，杭州中策清泉实业有限公司产品；
[0033]
8、烷偶联剂si747，江苏麒祥化工产品；
[0034]
9、橡胶加工油v700，宁波汉圣化工有限公司产品；
[0035]
10、树脂4401，kraton corporationn；
[0036]
11、硫磺s200-10，无锡华盛橡胶新材料科技股份有限公司产品
[0037]
12、促进剂cz，山东尚舜化工有限公司产品
[0038]
13、促进剂tbztd，江苏连连化学股份有限公司
[0039]
14、促进剂tpz，江苏麒祥化工产品
[0040]
15、剩余材料：氧化锌2.0份；硬脂酸2.0份；6ppd 2.0份；防护蜡2.0份；
[0041]
表1
[0042][0043]
续表1
[0044][0045][0046]
本发明对比例与实施例混炼制备方法，包括以下的步骤：
[0047]
第1步混炼，采用密炼机进行混炼，将除硫化剂及促进剂以外的所有材料同时加入密炼机进行混炼，混炼时间达到180～300秒，排胶温度在130～170℃，得到混合物q；
[0048]
第2步混炼，采用密炼机进行混炼，将混合物q、促进剂、硫化剂共同混炼，所得最终的胎面橡胶组合物y。
[0049]
用于评价性能的方法
[0050]
磨耗性能
[0051]
磨耗性能用磨耗量表征，磨耗量越低，耐磨耗性能越好，磨耗量依据gb/t1689测试，磨耗指数见公式(一)：
[0052][0053]
粘弹性能测试
[0054]
测试设备为日本ueshima公司制造的vr-7120型动态热机械分析
[0055]
测试条件为频率20hz，动应变0.25％，测试温度；
[0056]
干地性能用30℃tanδ的指数表征，数值越大，干地性能越好，30℃tanδ的指数见公式(二)。
[0057][0058]
湿地性能用0℃e"的指数表征，数值越大，湿地性能越好，0℃e"的指数见公式(三)。
[0059][0060]
滚动阻力用混合物的60℃tanδ的指数表征，数值越低，滚动阻力越低，滚动阻力指数见公式(四)：
[0061][0062]
lcb指数测试方法
[0063]
lcb指数
‑‑‑‑
长链支化度指数。lcb指数值越大，说明橡胶的长链支化度越高。lcb指数值越小，说明橡胶的长链支化度越低。测试设备为ta instruments rpa elite。
[0064]
测试条件：测试温度为120℃，测试频率为0.2hz，测试角度为0.9-90
°
，lcb指数取59
°
时的值。
[0065]
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，该橡胶组合物的混炼配方包括橡胶组分、补强材料、加工助剂和硫化剂，其特征在于，按橡胶组分为100重量份数计，橡胶组分、树脂和补强材料由以下重量份的原料组分构成：橡胶a
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60～80份；橡胶b
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20～40份；炭黑
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0～30份；白炭黑
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50～120份；硅烷偶联剂
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5.0～20份；树脂
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5.0-40份；所述的橡胶a为丁苯橡胶a，丁苯橡胶a中苯乙烯在聚合物中的含量为30-50%，乙烯基在丁二烯中的含量为30-50%，丁苯橡胶a的lcb指数为2.0-6.0，重均分子量为500000-1500000；并丁苯橡胶a含有多个长支链的合成橡胶，每个橡胶分子最少含有3个以上的未端含有能与白炭黑相互作用的烷氧基硅烷基团；橡胶b选自丁苯橡胶b和顺丁橡胶c中的一种或两种混合，丁苯橡胶b中苯乙烯在聚合物中的含量为5％-20%，乙烯基在丁二烯中的含量为20-40%，丁苯橡胶b的lcb指数为-1.0~-0.1；所述顺丁橡胶c中乙烯基含量3%-20%，并且顺丁橡胶的分子链未端进行了改性，改性基团含有能与白炭黑相互作用的烷氧基硅烷基团。2.根据权利要求1所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，按橡胶组分为100重量份数计，橡胶组分、树脂和补强材料由以下重量份的原料组分构成：橡胶a
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65～75份；橡胶b
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25～35份；炭黑
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1.0～10份；白炭黑
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60～100份；硅烷偶联剂
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6.0～12份；树脂
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10-30份。3.根据权利要求1或2所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，丁苯橡胶a为丁苯橡胶r1441，日本旭化成公司产品；丁苯橡胶b为丁苯橡胶ns612，日本瑞翁公司产品；顺丁橡胶c为br1261，日本瑞翁公司产品；树脂为树脂4401，科腾聚合物公司产品。4.根据权利要求1或2所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，炭黑采用高耐磨或中超耐磨炭黑补强橡胶，炭黑的粒径在20-40nm，吸碘值在80～160g/kg，压缩吸油值在90～15010-5
m3/kg，ctab吸附比表面积 90～150 103m2/kg；所述的白炭黑的氮吸附比表面积(bet)为120m2/g-260m2/g。5.根据权利要求1或2所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、双(γ-三乙氧基硅基丙基)二硫化物、巯基类硅烷偶联剂中的一种或两种或其中的三者的混合物。6.根据权利要求1或2所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述的树脂为c5、c5/c9、dcpd、dcpd/c9、萜烯酚类（萜烯、萜烯苯酚类）、芳香烃（苯乙烯、α-甲基苯乙烯类）中的一种或者二种及其以上的混合物。7.根据权利要求1或2所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，橡胶组合
物的混炼配方还包括0.1～3份有机硫给予体，优选，为0.1～2.0份；优选，所述的有机硫给予体，有机硫给予体为秋兰姆类促进剂、二硫代甲酸盐类促进剂中的一种或者二种及其以上的混合物。8.根据权利要求1或2所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，橡胶组合物的混炼配方还包括氧化锌1.0-3.0份；硬脂酸 1.0-3.0份；6ppd 1.0-3.0份；防护蜡 1.0-3.0份；硫磺 0.8-2.0份、促进剂cz 1.5-3.0份、促进剂tbztd 0.1-1.5份、促进剂tpz 0.1-1.5份。9.根据权利要求1-8任意一项权利要求所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物的混炼方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：第1步混炼，采用密炼机进行混炼，将除硫化剂及促进剂以外的所有材料同时加入密炼机进行混炼，混炼时间达到180～300秒，排胶温度在130～170℃，得到混合物q ；第2步混炼，采用密炼机进行混炼，将混合物q、促进剂、硫化剂共同混炼，所得最终的胎面橡胶组合物y。10.一种高性能轮胎，其特征在于，该轮胎的胎面采用包括权利要求1-8任意一项权利要求所述的一种高性能轮胎胎面橡胶组合物硫化制备得到。

技术总结

本发明涉及轿车轮胎的制造领域，涉及一种高性能轮胎胎面橡胶组合物及其混炼方法和制备的轮胎。一种高性能轮胎胎面橡胶组合物，该橡胶组合物的混炼配方包括橡胶组分、补强材料、加工助剂和硫化剂，橡胶组分包括丁苯橡胶A中苯乙烯在聚合物中的含量为30-50%，乙烯基在丁二烯中的含量为20-55%，丁苯橡胶A的LCB指数为2.0-6.0，重均分子量为500000-1500000；并丁苯橡胶A含有多个长支链的合成橡胶，每个橡胶分子最少含有3个以上的未端含有能与白炭黑相互作用的烷氧基硅烷基团。该组合物提升高性能轮胎的磨耗性能，改善轮胎的干地制动性能、湿地制动性能，并保持轮胎的滚动阻力，并使以上提及的轮胎性能达到高度的平衡性。提及的轮胎性能达到高度的平衡性。